Космические аппараты. Искусственные спутники Земли

Первая ракета в космосе стала значительным прорывом в изучении и развитии космонавтики. Запуск "Спутника" был осуществлен в 1957 году 4 октября. Проектированием и разработкой первого спутника занимался , и именно он стал главным наблюдателем и исследователем первого шага к покорению внеземных вершин. Следующим стал аппарат "Восток", который отправил на лунную орбиту станцию "Луна-1". Его вывели в космос 2 января 1959 года, но проблемы в управлении так и не позволили посадить носитель на поверхность небесного тела.

Первые запуски: животные и люди в покорении космоса

Изучение космического пространства и возможностей летательных аппаратов происходили и с помощью животных. Первые собаки в космосе - Белка и Стрелка . Именно они побывали на орбите и вернулись в целости и полном здравии. Далее производились запуски с обезьянами, собаками, крысами. Основная задача таких полетов заключалась в изучении биологических изменений после проведения в космосе определенного времени и возможностей адаптации к невесомости. Такая подготовка смогла обеспечить удачный первый в мире полет в космос человека.

Восток-1

Полет первого космонавта в космос выполнен 12 апреля 1961 года. А первым кораблем в космосе, который мог быть пилотирован космонавтом, соответственно стал "Восток-1". Аппарат изначально оснащался автоматическим управлением, но в случае необходимости пилот могут перейти в режим ручного координирования. Завершился первый полет вокруг земли спустя 1 час и 48 минут. А известие о полете первого человека в космос мгновенно распространились по всему земному шару.

Развитие области: человек вне аппарата

Первый полет человека в космос являлся главным толчком для активного развития и усовершенствования технологий. Новым этапом стало стремление к выходу из корабля самого пилота. На исследования и разработки было потрачено еще 4 года. В результате 1965 год ознаменовался важным событием в мире космонавтики.

Первый человек вышедший в космос Алексей Архипович Леонов 18 марта покинул корабль. Пробыл он вне летательного аппарата 12 минут и 9 секунд. Это позволило сделать исследователям новые выводы и приступить к совершенствованию проектов и улучшению скафандров. А первый в космосе фото украсили полосы и советских, и зарубежных газет.

Последующее развитие космонавтики

Светлана Савицкая

Исследования области продолжались еще долгие годы, и 25 июля 1984 первый выход в космос был осуществлен женщиной. Светлана Савицкая отправилась в космос на станции "Салют-7", но после в подобных полетах участия не принимала. Они вместе с Валентиной Терешковой (совершила полет в 1963 году) стали первыми женщинами в космосе.

После длительных исследований стали возможны более частые полеты и длительные нахождения во внеземном пространстве. Первым космонавтом вышедшим в космос, ставшим рекордсменом по времени пребывания вне корабля, является Анатолий Соловьев. За весь период работы в сфере космонавтики он осуществил 16 выходов к открытому космосу, а их суммируемая продолжительность пребывания составила 82 часа и 21 минуту.

Несмотря на дальнейший прогресс в покорении внеземных просторов дата первого полета в космос стала праздничным днем на территории СССР. Кроме того 12 апреля стало и международным день первого полета. Спускаемый аппарат от корабля Восток-1 хранится в музее корпорации "Энергия" имени С.П. Королева. Также сохранены и газеты того времени, и даже чучела Белки и Стрелки. Память о достижениях хранится и изучается новыми поколениями. Поэтому ответ на вопрос: "Кто первым полетел в космос?" знает и каждый взрослый, и каждый школьник.

Успешные миссии

Венера

Успешные миссии

Текущие миссии

Луна

Успешные миссии

Клементина - 25 января1994 года. Цель - картографирование и наблюдение Луны в различных диапазонах: видимом, УФ, ИК; лазерная альтиметрия и гравиметрия. Впервые была составлена глобальная карта элементного состава Луны, были обнаружены большие запасы льда на её южном полюсе.
Lunar Prospector - 7 января1998 года. Был уточнён возможный объём льда на южном полюсе Луны, его содержание в грунте оценили в 1-10 %, ещё более сильный сигнал указывает на наличие льда на северном полюсе. На обратной стороне Луны магнитометром были обнаружены сравнительно мощные локальные магнитые поля - 40 нТл, которые сформировали 2 небольшие магнитосферы диаметром около 200 км. По возмущениям в движении аппарата было обнаружено 7 новых масконов. Была проведена первая глобальная спектрометрическая съёмка в гамма-лучах, по итогам которой были составлены карты распределения титана, железа, алюминия, калия, кальция, кремния, магния, кислорода, урана, редкоземельных элементов и фосфора, и создана модель гравитационного поля Луны с гармониками до 100-го порядка, что позволяет очень точно рассчитывать орбиту спутников Луны.
Смарт-1 - 27 сентября2003 года. Аппарат создавался как экспериментальная АМС для отработки перспективных технологий, в первую очередь - электрореактивной двигательной установки для будущих миссий к Меркурию и Солнцу.
Кагуя - 14 сентября2007 года. Полученные данные дали возможность составить топографическую карту Луны с разрешением около 15 км. При помощи вспомогательного спутника «Окина» удалось составить карту распределении сил тяжести на обратной стороне Луны. Также полученные данные позволили сделать выводы о затухании вулканической активности Луны 2,84 миллиарда лет назад.
Чанъэ-1 - 24 октября2007 года. Планировалось, что аппарат выполнит несколько задач: построение трёхмерной топографической карты Луны - для научных целей и для определения места посадок будущих аппаратов; составление карт распределения химических элементов типа титана и железа (необходимы для оценки возможности промышленной разработки месторождений); оценка глубинного распределения элементов с помощью микроволнового излучения - поможет уточнить как распределяется гелий-3 и велико ли его содержание; изучение среды между Землёй и Луной, например, «хвостовой» области магнитосферы Земли, плазмы в солнечном ветре и т. д.
Чандраян-1 - 22 октября2008 года. В число основных целей запуска «Чандраян-1» входит поиск полезных ископаемых и запасов льда в полярных регионах Луны, а также составление трёхмерной карты поверхности. Часть программы - запуск ударного зонда. Он был запущен с окололунной орбиты и в течение 25 минут достиг поверхности Луны, совершив жёсткую посадку. Выбросы лунной породы на месте падения модуля будут проанализированы орбитальным аппаратом. Данные, полученные при жёсткой посадке ударного зонда, будут использованы для мягкой посадки будущего индийского лунохода, доставка которого на Луну запланирована в ходе полёта следующего зонда «Чандраян-2».
Lunar Crater Observation and Sensing Satellite - 18 июня 2009 года. От полёта LCROSS ожидалось получить окончательные сведения о наличии водяного льда на южном полюсе луны, который мог бы сыграть важную роль для будущих пилотируемых экспедиций на Луну. 9 октября 2009 года в 11:31:19 UTC в районе кратераКабеус упал разгонный блок «Центавр». В результате падения выброшено облако из газа и пыли. LCROSS пролетел сквозь выброшенное облако, анализируя вещество, поднятое со дна кратера и упал в тот же кратер в 11:35:45 UTC, успев передать на Землю результаты своих исследований. С лунной орбиты за падением следил зонд «LRO», с околоземной - космический телескоп Хаббл и европейский спутник «Odin». С Земли - крупные обсерватории.
Gravity Recovery and Interior Laboratory - 10 сентября 2011 года. Программа изучения гравитационного поля и внутреннего строения Луны, реконструкции её тепловой истории.
- 4 сентября 2013 год. После завершения миссии 17 апреля2014 годаLADEE столкнулся с поверхностью Луны

Космические аппараты во всем своем многообразии - одновременно гордость и забота человечества. Их созданию предшествовала многовековая история развития науки и техники. Космическая эра, позволившая людям со стороны взглянуть на мир, в котором они живут, вознесла нас на новую ступень развития. Ракета в космосе сегодня - это не мечта, а предмет забот высококлассных специалистов, перед которыми стоят задачи по усовершенствованию существующих технологий. О том, какие виды космических аппаратов выделяют и чем они друг от друга отличаются, пойдет речь в статье.

Определение

Космические аппараты - обобщенное название для любых устройств, предназначенных для работы в условиях космоса. Есть несколько вариантов их классификации. В самом простом случае выделяют космические аппараты пилотируемые и автоматические. Первые, в свою очередь, подразделяются на космические корабли и станции. Различные по своим возможностям и назначению, они сходны во многом по строению и используемому оборудованию.

Особенности полета

Любой космический аппарат после старта проходит через три основных стадии: выведение на орбиту, собственно полет и посадка. Первый этап предполагает развитие аппаратом скорости, необходимой для выхода в космическое пространство. Для того чтобы попасть на орбиту, ее значение должно быть 7,9 км/с. Полное преодоление земного притяжения предполагает развитие второй равной 11,2 км/с. Именно так движется ракета в космосе, когда ее целью являются удаленные участки пространства Вселенной.

После освобождения от притяжения следует второй этап. В процессе орбитального полета движение космических аппаратов происходит по инерции, за счет приданного им ускорения. Наконец, стадия посадки предполагает снижение скорости корабля, спутника или станции практически до нуля.

«Начинка»

Каждый космический аппарат оснащается оборудованием под стать тем задачам, которые он призван решить. Однако основное расхождение связано с так называемым целевым оборудованием, необходимым как раз для получения данных и различных научных исследований. В остальном оснащение у космических аппаратов схоже. В него входят следующие системы:

энергообеспечение - чаще всего снабжают космические аппараты необходимой энергией солнечные или радиоизотопные батареи, химические аккумуляторы, ядерные реакторы;
связь - осуществляется при использовании радиоволнового сигнала, при существенном удалении от Земли особенно важным становится точное наведение антенны;
жизнеобеспечение - система характерна для пилотируемых космических аппаратов, благодаря ей становится возможным пребывание людей на борту;
ориентация - как и любые другие корабли, космические оснащены оборудованием для постоянного определения собственного положения в пространстве;
движение - двигатели космических аппаратов позволяют вносить изменения в скорость полета, а также в его направление.

Классификация

Один из основных критериев для разделения космических аппаратов на типы - это режим работы, определяющий их возможности. По данному признаку выделяют аппараты:

размещающиеся на геоцентрической орбите, или искусственные спутники Земли;
те, целью которых является изучение удаленных участков космоса, - автоматические межпланетные станции;
используемые для доставки людей или необходимого груза на орбиту нашей планеты, называются они космическими кораблями, могут быть автоматическими или же пилотируемыми;
созданные для пребывания людей в космосе на протяжении длительного периода, - это ;
занимающиеся доставкой людей и грузов с орбиты на поверхность планеты, они называются спускаемыми;
способные исследовать планету, непосредственно располагаясь на ее поверхности, и передвигаться по ней, - это планетоходы.

Остановимся подробнее на некоторых типах.

ИСЗ (искусственные спутники Земли)

Первыми аппаратами, запущенными в космос, были искусственные спутники Земли. Физика и ее законы делают выведение любого подобного устройства на орбиту непростой задачей. Любой аппарат должен преодолеть притяжение планеты и затем не упасть на нее. Для этого спутнику необходимо двигаться с или чуть быстрее. Над нашей планетой выделяют условную нижнюю границу возможного расположения ИСЗ (проходит на высоте 300 км). Более близкое размещение приведет к достаточно быстрому торможению аппарата в условиях атмосферы.

Первоначально только ракеты-носители могли доставлять на орбиту искусственные спутники Земли. Физика, однако, не стоит на месте, и сегодня разрабатываются новые способы. Так, один из часто используемых в последнее время методов - запуск с борта другого спутника. В планах применение и других вариантов.

Орбиты космических аппаратов, вращающихся вокруг Земли, могут пролегать на разной высоте. Естественно, от этого зависит и время, требуемое на один круг. Спутники, период обращения которых равен суткам, размещаются на так называемой Она считается наиболее ценной, поскольку аппараты, находящиеся на ней, для земного наблюдателя кажутся неподвижными, а значит, отсутствует необходимость создания механизмов поворота антенн.

АМС (автоматические межпланетные станции)

Огромное число сведений о различных объектах Солнечной системы ученые получают при помощи космических аппаратов, направляемых за пределы геоцентрической орбиты. Объекты АМС - это и планеты, и астероиды, и кометы, и даже галактики, доступные для наблюдения. Задачи, которые ставятся перед такими аппаратами, требуют огромных знаний и сил от инженеров и исследователей. Миссии АМС представляют собой воплощение технического прогресса и являются одновременно его стимулом.

Пилотируемый космический корабль

Аппараты, созданные для доставки людей к назначенной цели и возвращения их обратно, в технологическом плане ничуть не уступают описанным видам. Именно к этому типу относится «Восток-1», на котором совершил свой полет Юрий Гагарин.

Самая сложная задача для создателей пилотируемого космического корабля - обеспечение безопасности экипажа во время возвращения на Землю. Также значимой частью таких аппаратов является система аварийного спасения, в которой может возникнуть необходимость во время выведения корабля в космос при помощи ракеты-носителя.

Космические аппараты, как и вся космонавтика, непрестанно совершенствуются. В последнее время в СМИ можно было часто видеть сообщения о деятельности зонда «Розетта» и спускаемого аппарата «Филы». Они воплощают все последние достижения в области космического кораблестроения, расчета движения аппарата и так далее. Посадка зонда «Филы» на комету считается событием, сравнимым с полетом Гагарина. Самое интересное, что это не венец возможностей человечества. Нас еще ожидают новые открытия и достижения в плане как освоения космического пространства, так и строения

(КА), различные виды летательных аппаратов, оснащённых специальным оборудованием и предназначенных для полётов в космос или в космосе в научных, народнохозяйственных (коммерческих) и других целях (см. Космический полёт). Первый в мире космический аппарат был запущен в СССР 4 октября 1957, первый пилотируемый космический аппарат - корабль «Восток» под управлением гражданина СССР Ю.А.Гагарина - 12 апреля 1961.
Космические аппараты делятся на две основные группы: околоземные орбитальные аппараты - искусственные спутники Земли (ИСЗ); межпланетные космические аппараты, которые выходят за пределы сферы действия Земли - искусственные спутники Луны (ИСЛ), Марса (ИСМ), Солнца (ИСС), межпланетные станции и т.п. По основному назначению космические аппараты делятся на научно-исследовательские, испытательные и специализированные (последние 2 вида космических аппаратов называют также прикладными). Научно-исследовательские космические аппараты проводят комплекс научно-технических экспериментов, исследования медико-биологического характера, изучают космическую среду и явления природы, определяют характеристики и константы космического пространства, параметры Земли, других планет и небесных тел. Испытательные космические аппараты используются для проверки и отработки в условиях космического полёта элементов конструкции, систем агрегатов и блоков разрабатываемых образцов и способов их применения. Специализированные космические аппараты решают одну или несколько задач прикладного характера в народно-хозяйственных (коммерческих) или военных целях, например, связи и управления, разведки, навигации и т.д.
Конструкция космического аппарата может быть компактной (с постоянной конфигурацией при выводе на орбиту и в полёте), развёртываемой (конфигурация изменяется на орбите за счёт раскрытия отдельных элементов конструкции) и надувной (заданная форма на орбите обеспечивается за счёт наддува оболочки).
Различают лёгкие космические аппараты с массой в пределах от нескольких килограмм до 5 тонн; средние - до 15 тонн; тяжёлые - до 50 тонн и сверхтяжёлые - 50 тонн и более. По конструктивно-компоновочной основе космические аппараты бывают моноблочные, многоблочные и унифицированные. Конструкция моноблочного космического аппарата составляет единую и функционально неделимую базовую основу. Многоблочный космический аппарат выполнен из функциональных блоков (отсеков) и в конструктивном отношении допускает изменение назначения путём замены отдельных блоков (их наращивания) на Земле или на орбите. Базовая конструктивно-компоновочная основа унифицированного космического аппарата позволяет путём установки соответствующей аппаратуры создавать аппараты различного назначения.
По способу управления космические аппараты подразделяются на автоматические, пилотируемые (обитаемые) и комбинированные (посещаемые). Последние 2 типа называют также космическими кораблями (КК) или космическими станциями (КС). Автоматический космический аппарат имеет комплекс бортового оборудования, не требующего экипажа на борту и обеспечивающего выполнение заданной автономной программы. Пилотируемый космический аппарат предназначается для выполнения задач при участии человека (экипажа). Комбинированный космический аппарат - разновидность автоматического, конструкция которого предусматривает в процессе функционирования периодическое посещение его космонавтами для проведения научных, ремонтных, проверочных, специальных и других работ. Отличительная особенность большинства существующих и будущих типов космических аппаратов - способность к длительному самостоятельному функционированию в условиях космического пространства, для которого характерны глубокий вакуум, наличие метеорных частиц, интенсивная радиация и невесомость.
Космический аппарат включает корпус с конструктивными элементами, обеспечивающее оборудование и специальную (целевую) аппаратуру. Корпус космического аппарата является конструктивно-компоновочной основой для установки и размещения всех его элементов и соответствующей аппаратуры. Обеспечивающее оборудование автоматического космического аппарата предусматривает наличие следующих систем: ориентации и стабилизации, терморегулирования, энергопитания, командно-программной, телеметрии, траекторных измерений, управления и навигации, исполнительных органов и др. На обитаемых (пилотируемых) и посещаемых космических аппаратах, кроме того, имеются системы жизнеобеспечения, аварийного спасения и пр. Специальная (целевая) аппаратура космического аппарата может быть оптической, фотографической, телевизионной, инфракрасной, радиолокационной, радиотехнической, спектрометрической, рентгеновской, радиометрической, калориметрической, радиосвязи и ретрансляции и т.п. (смотрите также Бортовое оборудование космического аппарата).
Научно-исследовательские космические аппараты ввиду широкого круга решаемых вопросов разнообразны по массе, размерам, конструкции, типу используемых орбит, характеру оборудования и приборного оснащения. Масса их колеблется от нескольких килограмм до 10 тонн и более, высота орбит - от 150 до 400 000 километров. К автоматическим научно-исследовательским космическим аппаратам относятся советские искусственные спутники Земли серий «Космос», «Электрон», «Протон»; американские космические аппараты серий спутников-обсерваторий «Эксплорер», «OGO», «OSO», «ОАО» и др., а также автоматические межпланетные станции. Отдельные типы автоматических исследовательских космических аппаратов или средства их оснащения разработаны в ГДР, ЧССР, Австрии, Великобритании, Канаде, Франции, ФРГ, Японии и других странах.
Космические аппараты серии «Космос» созданы для исследований околоземного пространства, излучений Солнца и звёзд, процессов в магнитосфере Земли, изучения состава космических излучений и радиационных поясов, флюктуации ионосферы и распределения метеорных частиц в околоземном пространстве. Ежегодно запускается несколько десятков космических аппаратов этой серии. К середине 1977 было запущено более 930 космических аппаратов «Космос».
Космические аппараты серии «Электрон» предназначены для одновременного изучения внешнего и внутреннего радиационных поясов и магнитного поля Земли. Орбиты эллиптические (высота перигея 400- 460 километров, апогея - 7000-68 000 километров), масса космического аппарата 350-445 килограмм. Одной ракетой-носителем (РН) одновременно выводятся на эти орбиты 2 космических аппарата, различные по составу научной аппаратуры, размерам, конструкции и форме; они образуют космическую систему.
Космические аппараты серии «Протон» использовались для комплексного изучения космических лучей и взаимодействий частиц сверхвысоких энергий с веществом. Масса космического аппарата 12-17 тонн, относительная масса научной аппаратуры 28-70%.
Космический аппарат «Эксплорер» - один из американских автоматических исследовательских космических аппаратов. Масса его в зависимости от решаемой задачи колеблется от нескольких килограмм до 400 килограмм. С помощью этих космических аппаратов измеряется интенсивность космического излучения, изучаются солнечный ветер и магнитные поля в районе Луны, исследуются тропосфера, верхние слои атмосферы Земли, рентгеновское и ультрафиолетовое излучения Солнца и т.д. Всего было осуществлено 50 запусков.
Космические аппараты серии спутников-обсерваторий «OGO», «OSO», «ОАО» имеют узкоспециализированное назначение. Космические аппараты «OGO» используются для геофизических измерений и, в частности, для исследования влияния солнечной активности на физические параметры околоземного пространства. Масса 450-635 килограмм. Космические аппараты «OSO» применялись для исследования Солнца. Масса 200-1000 килограмм, относительная масса научной аппаратуры 32-40%. Назначение космического аппарата «ОАО» - вести астрономические наблюдения. Масса 2000 килограмм.
Автоматические межпланетные станции (АМС) используются для полёта к другим небесным телам и изучения межпланетного космического пространства. С 1959 запущено свыше 60 автоматических межпланетных станций (к середине 1977): советские автоматические межпланетные станции серий «Луна», «Венера», «Марс», «Зонд»; американские автоматические межпланетные станции серий «Маринер», «Рейнджер», «Пионер», «Сервейер», «Викинг» и др. Эти космические аппараты позволили расширить познания о физических условиях Луны, ближайших планет Солнечной системы - Марса, Венеры, Меркурия, получить комплекс научных данных о свойствах планет и межпланетного пространства. В зависимости от назначения и решаемых задач в состав бортового оборудования автоматические межпланетные станции могут входить различные автоматические управляемые агрегаты и устройства: самодвижущиеся исследовательские аппараты, оборудованные необходимым комплексом средств (напр., аппараты типа «Луноход»), манипуляторы и т.п. (см. Космонавтика).
Испытательные космические аппараты . В Советском Союзе в качестве автоматических испытательных космических аппаратов используются различные модификации космических аппаратов «Космос», в США - спутники типа «OV», «ATS», «GGTS», «Додж», «TTS», «SERT», «RW» и др. С помощью космических аппаратов серии «Космос» были исследованы характеристики и возможности систем терморегулирования и обеспечения жизнедеятельности пилотируемых космических аппаратов, отработаны процессы автоматической стыковки спутников на орбите, способы защиты элементов космического аппарата от излучений. Пилотируемые и комбинированные (посещаемые) исследовательские космические аппараты предназначены для проведения медико-биологических, физико-химических и внеатмосферных астрономических исследований, исследований космической среды, изучения атмосферы Земли, её природных ресурсов и т.п. К середине 1977 осуществлено 59 запусков пилотируемых и посещаемых космических аппаратов. Это советские космические корабли (КК) и космические станции (КС) серий «Восток», «Восход», «Союз», «Салют», американские - серий «Меркурий», «Джемини», «Аполлон», «Скайлэб».
Специализированные космические аппараты народно-хозяйственного (коммерческого) назначения служат для метеорологических наблюдений, связи и исследования природных ресурсов. Удельный вес этой группы к середине 70-х годов составил около 20% всех запускаемых космических аппаратов (исключая военные). Ежегодный экономический выигрыш от применения глобальной метеорологической системы, использующей космические аппараты и обеспечивающей двухнедельный прогноз, может составлять, по некоторым оценкам, около 15 миллиардов долларов.
Метеорологические космические аппараты используются для получения в глобальном масштабе информации, с помощью которой составляются надёжные долгосрочные прогнозы. Применение одновременно нескольких космических аппаратов с телевизионной и инфракрасной (ИК) аппаратурой позволяет непрерывно наблюдать за распределением и перемещением облачности по земному шару, формированием мощных воздушных вихрей, ураганов, штормов, обеспечивать контроль за тепловым режимом земной поверхности и атмосферы, определять вертикальный профиль температуры, давления и влажности, а также другие факторы, имеющие важное значение для составления прогноза погоды. К метеорологическим космическим аппаратам относятся аппараты типа «Метеор» (СССР), «Тирос», «ESSA», «ITOS», «Нимбус» (США).
Космический аппарат типа «Метеор» предназначен для получения комплексной метеоинформации в видимом и инфракрасном (ИК) диапазонах спектра как с освещённой, так и с теневой стороны Земли. Снабжён трёхосной электромеханической системой ориентации корпуса, автономной системой ориентации солнечных батарей, системой терморегулирования, комплексом средств управления. Специальной аппаратура включает телевизионные и ИК-камеры, комплекс актинометрических приборов сканирующего и несканирующего типа.
Американский космический аппарат типа «Тирос» предназначен для регистрации ИК-излучений. Стабилизируется вращением. Диаметр 1 метр, высота 0,5 метра, масса 120-135 килограмм. Специальная аппаратура - телевизионные камеры и датчики. Хранение полученной информации до момента передачи её на Землю осуществляется магнитным запоминающим устройством. К середине 1977 запущено 10 космических аппаратов типа «Тирос».
Космический аппарат типа «ESSA» и «ITOS» - разновидности метеорологических космических аппаратов. Масса «ESSA» 148 килограмм, «ITOS» 310-340 килограмм. К середине 1977 запущено 9 космических аппаратов «ESSA» и 8 космических аппаратов «ITOS».
Космический аппарат типа «Нимбус» - экспериментальный метеорологический космический аппарат для лётных испытаний бортового оборудования. Масса 377-680 килограмм.
Связные космические аппараты осуществляют ретрансляцию радиосигналов земных станций, расположенных за пределами прямой видимости. Минимальная дальность между станциями, при которой ретрансляция информации с помощью связных космических аппаратов экономически целесообразна, составляет 500-1000 километров. По способу ретрансляции информации связные космические системы подразделяются на активные с использованием космических аппаратов, переизлучающих с помощью бортовой аппаратуры принятый сигнал («Молния», «Радуга» - СССР, «Синком» - США, международные «Интелсат» и другие), и пассивные (американские «Эхо» и другие)
Космические аппараты типа «Молния» ретранслирует телевизионные программы и осуществляет дальнюю телефонную и телеграфную связь. Масса 1600 килограмм. Запускается на сильно вытянутые эллиптические орбиты с высотой апогея 40000 километров над Северным полушарием. Оборудован мощной многоканальной системой ретрансляции.
Космический аппарат типа «Радуга» (международный регистрационный индекс «Стационар-1») предназначен для обеспечения в сантиметровом диапазоне волн непрерывной круглосуточной телефонно-телеграфной радиосвязи и одновременной передачи цветных и черно-белых программ центрального телевидения СССР. Выводится на близкою к геостационарной круговую орбиту. Снабжен бортовой ретрансляционной аппаратурой. Космические аппараты типа «Молния» и «Радуга» входят в состав системы дальней космической радиосвязи «Орбита ».
Космический аппарат типа «Интелсат» служит целям коммерческой связи. Регулярно эксплуатируется с 1965 Существует в четырех модификациях, отличающихся возможностями ретрансляционной системы. «Интелсат-4» - стабилизируемый вращением аппарат цилиндрической формы Масса после выгорания топлива 700 килограмм, диаметр 2,4 метра, высота (включая антенный блок) 5,3 метра. Имеет 3000-9000 каналов ретрансляционной связи. Расчетная продолжительность оперативною использования космического аппарата не менее 7 лет. К середине 1977 произведен 21 запуск космических аппаратаов «Интелсат» различных модификаций.
Космический аппарат типа «Эхо» - длительно существующий пассивный связной космический аппарат. Представляет собой тонкостенную надувною сферическую оболочку с наружным отражающим покрытием. С 1960 по 1964 в США произведено 2 запуска космических аппаратов этого типа.
Космические аппараты для исследования природных ресурсов Земли позволяют получать информацию о природных условиях материков и океанов, флоре и фауне Земли, результатах деятельности человека Информация используется в интересах решения задач лесного и сельского хозяйства, геологии, гидрологии, геодезии, картографии, океанологии и т.п. Развитие этого направления относится к началу 70-х годов. Первый космический аппарат для исследования природных ресурсов Земли типа «ERTS» запущен в США в 1972. Исследование природных ресурсов Земли производится также с помощью специального комплекса приборов на космических аппаратах «Салют» (СССР) и «Скаилэб» (США).
Космический аппарат типа «ЕRTS» создан на базе искусственного спутника Земли «Нимбус». Масса 891 килограмм. Специальная аппаратура состоит из 3 телевизионных камер, 4-капального телевизионного спектрометра с оптико-механическим сканированием, двух устройств видеозаписи и системы приема данных от земных станции. Разрешающая способность камер 50 метров с высоты 920 километров. Расчетная продолжительность оперативного использования 1 год.
За рубежом, главным образом в США, создан ряд специализированных космических аппаратов, широко используемых в военных целях. Такие космические аппараты подразделяются на разведывательные, навигационные, связи и управления, многоцелевые. Разведывательные космические аппараты ведут фотографическую, радиотехническую, метеорологическую разведку, обнаруживают пуски межконтинентальных баллистических ракет (МБР), контролируют ядерные взрывы и т.п. Фотографическая разведка проводится в США с 1959 космических аппаратов типа «Дискаворер». Детальная фоторазведка с помощью космического аппарата «Самос» ведется с 1961. Всего к середины 1977 запущено 79 таких космических аппаратов. «Самос» выполнен в виде контейнера с разведывательным оборудованием, состыкованного со второй ступенью ракеты носителя «Аджена». Космические аппараты «Самос» запускались на орбиты с наклонением 95-110° и высотой в перигее 130-160 километров, в апогее 450 километров. Срок оперативного использования - до 47 суток.
Для периодического наблюдения за изменениями на местности, предварительной разведки строительства объектов, выявления обстановки в Мировом океане, картографирования Земли и выдачи целеуказаний для средств детальной разведки служат космические аппараты обзорной фоторазведки. Они запускались США до середины 1972. Их рабочие орбиты имели наклонение 65-100°, высоту в перигее 160-200 километров, в апогее до 450 километров. Срок оперативного использования от 9 до 33 суток. Космические аппараты могли маневрировать по высоте с целью выхода на необходимые объекты или в район разведки. Два фотоаппарата производили съемку широкой полосы местности.
Радиотехническая разведка ведётся в США с 1962 космического аппарата типа «Феррет», предназначенными для предварительной разведки радиотехнических систем в широком диапазоне частот. Масса космического аппарата около 1000 килограмм. Они запускаются на орбиты с наклонением около 75°, высотой 500 километров. Бортовые спецприёмники и анализаторы позволяют определять основные параметры радиотехнических средств (РТС): несущую частоту, длительность импульсов, режим работы, местоположение и структуру сигнала. Космические аппараты детальной радиотехнической разведки массой 60-160 килограмм определяют параметры отдельных радиотехнических средств. Эксплуатируются на тех же высотах и орбитах с наклонением в пределах 64-110°.
В интересах военного ведомства США используются метеорологические космические аппараты «Торос», «Нимбус», «ESSA», «ITOS» и др. Так, США применяли космические аппараты для метеообеспечения военных действий во Вьетнаме в 1964-73. Данные об облачности учитывались американским военным командованием при организации боевых вылетов авиации, планировании сухопутных и морских операций, маскировке авианосцев от вьетнамской авиации в районах, над которыми образовывалась густая облачность, и т.п. С 1966 до середины 1977 в США запущено 22 космических аппарата этих типов. Метеорологические космические аппараты США моделей «5В», «5С», «5D» оборудованы двумя телевизионными камерами для съёмки облачности в видимом диапазоне спектра с разрешением 3,2 и 0,6 километра, двумя каморами для съёмки в ИК-диапазоне с тем же разрешением и приборами для измерения температур вертикального профиля атмосферы. Существуют также специальные космические аппараты метеорологической продразведки, сообщающие данные о состоянии облачности в районах, которые подлежат съёмке фоторазведывательными космическими аппаратами.
Космические аппараты раннего обнаружения запусков МБР начали создаваться в США в конце 50-х годов (типа «Мидас», которые с 1968 были заменены космическими аппаратами типа «IS»).
Космические аппараты типа «Мидас» оснащались детекторами ИК-излучений для обнаружения факелов двигателей МБР на средней части активного участка траектории. Выводились на полярные орбиты высотой 3500-3700 километров. Масса на орбите 1,6-2,3 тонн (вместе с последней ступенью ракеты носителя).
Космические аппараты типа «IS» служат для обнаружения факелов МБР, запускаемых с наземных стартовых установок и подводных лодок. Выводились на орбиты, близкие к синхронным, высотой, как правило, 32 000 - 40 000 километров с наклонением около 10°. Конструктивно космические аппараты выполнены в виде цилиндра диаметром 1,4 метра, длиной 1,7 метра. Полная масса 680-1000 килограмм (после выгорания топлива около 350 килограмм). Возможный состав специальной аппаратуры - детекторы ИК- и рентгеновского излучения, а также телевизионные камеры.
Космические аппараты контроля ядерных взрывов разрабатываются в США с конца 50-х годов. С 1963 по 1970 запущено 6 пар космических аппаратов типа «NDS» на круговые орбиты высотой около 110 000 километров с наклонением 32-33°. Масса космических аппаратов типа «NDS» первых пар 240 килограмм, последних - 330 килограмм. Космические аппараты оснащены комплексом специальной аппаратуры для регистрации ядерных взрывов на различных высотах и на Земле, стабилизируются вращением. Срок оперативного использования около 1,5 года. В связи с созданном многоцелевого космического аппарата типа «IMEWS» запуски космических аппаратов «NDS» с начала 70-х годов прекращены.
Навигационные космические аппараты используются для навигационного обеспечения боевого патрулирования подводных лодок, надводных кораблей и других подвижных единиц. Эксплуатационная спутниковая система для определения координат боевых кораблей с точностью 180-990 метров состоит из 5 космических аппаратов, заменяемых по мере выхода из строя новыми. Орбиты функционирования - полярные, высотой 900-1000 километров.
Космические аппараты связи и управления регулярно эксплуатируются с 1966. В США к середине 1977 было запущено 34 космических аппарата типов «DCP», «DSCS-2» и др.
Космические аппараты серии «DCP» решают задачи военной связи. Одна ракета носитель выводит до 8 космических аппаратов на орбиты высотой 33 000 - 34 360 километров с малым наклонением (до 7,2°). Всего было запущено 26 космических аппаратов. Конструктивно космические аппараты массой 45 килограмм выполнен в виде многогранника высотой 0,77 метра и диаметром 0,81 - 0,91 метра. На орбите стабилизируется вращением со скоростью 150 об/мин. Бортовой приёмопередатчик имеет до 11 дуплексных телефонных каналов. Космические аппараты «DSCS-2» решают задачи связи в интересах командования вооруженных сил США, а также тактической связи между войсковыми подразделениями в пределах ТВД.
Многоцелевые космические аппараты военного назначения служат для раннего предупреждения о ракетном нападении, обнаружения ядерных взрывов и решения других задач. В США с 1974 разработана система «Сьюз» с использованием космических аппаратов «IMEWS» для ведения комплексной разведки. Многоцелевой космический аппарат типа «IMEWS» обеспечивает решение 3 задач: раннего обнаружения запусков межконтинентальных баллистических ракет и слежения за ними; регистрации ядерных взрывов в атмосфере и на поверхности Земли; глобальной мстеорологической разведки. Масса около 800 килограмм, конструктивно исполнен в виде цилиндра, переходящего в конус (длина примерно 6 метров, максимальный диаметр около 2,4 метра). Запускается на синхронные орбиты высотой около 26 000 - 36 000 километров и периодом обращения около 20 часов. Оснащён комплексом специальной аппаратуры, основой которого являются ИК- и телевизионные средства. ИК-детектор, встроенный в телескоп, регистрирует факелы ракет.
К многоцелевым относится также космический аппарат типа «LASP»; предназначен в основном для ведения обзорной и детальной фоторазведки стратегических объектов и картографирования земной поверхности. С 1971 до середины 1977 запущено 13 таких космических аппаратов на солнечносинхронные орбиты высотой в перигее 150-180, в апогее 300 километров.
Разработка космических аппаратов и их использование для космических исследований оказали значительное влияние на общий научно-технический прогресс, на развитие многих новых областей прикладных наук и техники. Космические аппараты нашли широкое практическое применение в народном хозяйстве. К середине 1977 всего было выведено более 2000 космических аппаратов различных типов, в том числе советских более 1100, иностранных около 900, к этому времени постоянно находилось на орбитах порядка 750 космических аппаратов.
Литература: Освоение космического пространства в СССР. [Официальные сообщения печати за 1957-1975] M., 1971 - 77; Зайцев Ю.П. Спутники «Космос» М., 1975; Конструирование научной космической аппаратуры. М., 1976, Ильин В.А, Кузмак Г.Е. Оптимальные перелеты космических аппаратов с двигателями большой тяги. M , 1976, Одинцов В.А., Анучин В.М. Маневрирование в космосе. M , 1974; Коровкин А.С. Системы управления космических аппаратов. М., 1972; Космические траекторные измерения. M , 1969, Инженерный справочник по космической технике. Изд 2-е. M , 1977. Орбиты сотрудничества Международной связи СССР в исследовании и использовании космического пространства. М., 1975, Пилотируемые космические корабли. Проектирование и испытания. Пер. с англ. М., 1968. А.М.Беляков, Е.Л.Палагин, Ф.Р.Ханцеверов.

Человека всегда манили холодные дали космоса... Они поражают своей мрачной загадочностью. Наверное, от огромного желания прикоснуться к неизвестному, люди придумали летательные аппараты.

Данная статья предназначена для лиц старше 18 лет

А вам уже исполнилось 18?

Малые космические аппараты

Космический аппарат «Кассини»

Первые спутники

Для совершения межпланетных странствий в свое время понадобилось создание мощных, современных и прочных машин, которые могли бы преодолеть не только силу притяжения нашей планеты, но и различные неблагоприятные условия окружающей среды межпланетного пространства. Для преодоления силы притяжения нашей планеты летательному аппарату требуется скорость свыше одиннадцати километров в секунду. Преодолевая силы притяжения Земли, действующие на него в полете, аппарат выходит в открытый космос — межпланетное пространство.

Но здесь космос только начинается. Далее нужно преодолеть силу притяжения Солнца и выйти из-под его «власти», для этого понадобится средняя скорость движения свыше шестнадцати километров в секунду. Так летательный аппарат выходит из зоны влияния Солнца и попадает в межзвездное пространство. Однако и это не предел, ибо размеры космоса безграничны, как безграничны размеры человеческого сознания. Чтобы продвинутся дальше, а именно выйти в межгалактическое пространство, нужно развить скорость свыше пятисот километров в секунду.

Первым спутником нашей планеты стал «Спутник-1», запущенный Советским Союзом с целью изучения космического пространства вокруг Земли. Это был прорыв в сфере изучения космоса. Благодаря запуску первого спутника была подробно изучена собственная атмосфера Земли, а так же окружающее ее космическое пространство. Самым быстрым и самым далеким космическим аппаратом по отношению к нашей планете на сегодняшний день является спутник «Вояджер-1». Он исследует Солнечную систему и ее окрестности уже сорок лет. За эти сорок лет были собраны бесценные данные, которые могут послужить хорошим плацдармом для научных открытий будущего.

Одним из приоритетных направлений науки в сфере изучения космоса является исследование Марса. Что касается полета на эту планету, то пока такая идея остается лишь на бумаге, хотя работы в ее направлении ведутся. Путем проб и ошибок, анализа отказов космических летательных аппаратов ученые пытаются найти максимально комфортный вариант полета на Марс. Еще очень важно, чтобы внутри корабля для экипажа были созданы самые безопасные условия. Одной из главных проблем сегодня является электризация космического корабля во время высоких скоростных режимов, что создает опасность возгорания. Но все равно, даже несмотря на это, жажда человека к познанию космоса неугасаема. Об этом говорит огромный список межпланетных путешествий, осуществленных на сегодняшний день.

Запуски космических аппаратов в 2017 году

Список запусков космических аппаратов в 2017-м году весьма велик. Лидером в списке запусков космических аппаратов,конечно, является Америка, как флагман научных исследований в области изучения космоса, однако и другие страны так же не отстают. И статистика запусков положительна, за весь 2017-й год неудачных запусков было всего лишь три.

Исследование Луны космическими аппаратами

Конечно же, самым привлекательным объектом исследований человека всегда была Луна. В 1969 году человек впервые ступил на поверхность Луны. Ученые, которые занимались изучением планеты Меркурий, утверждают, что Луна и Меркурий похожи по физическим характеристикам. Снимок, сделанный космическим аппаратом с орбиты Сатурна, показывает, что Луна выглядит как светлая точка посреди безграничного мрака космоса.

Космические аппараты России

Большая часть нынешних космических аппаратов России — это советские летательные аппараты многоразового использования, которые были запущены в космос еще во времена СССР. Однако и современные летательные аппараты в России также добиваются успеха в исследования космического пространства. Российские ученые планируют множество полетов к поверхности Луны, Марса и Юпитера. Наибольший вклад в изучение Венеры, Луны и Марса совершили советские научно-исследовательские станции с одноименными названиями. Ими совершено великое множество полетов, результатами которых стали бесценные фото и видеоматериалы, замеры температуры, давления, изучение атмосферы этих планет и т д.

Классификация космических аппаратов

По принципу работы и специализации космические аппараты делятся на:

искусственные спутники планет;
космические станции для межпланетных исследований;
планетоходы;
космические корабли;
орбитальные станции.

Спутники земли, орбитальные станции и космические корабли предназначены для исследований Земли и планет солнечной системы. Космические станции предназначены для исследований за пределами Солнечной системы.

Спускаемый аппарат космического корабля «Союз»

«Союз» — это пилотируемый космический корабль с научной аппаратурой на борту, бортовой аппаратурой, возможностью связи между космическим аппаратом и землей, наличием энергопреобразующей аппаратуры, телеметрической системой, системой ориентации и стабилизации и многими другими системами и приборами для проведения научно-исследовательской работы и жизнеобеспечения экипажа. Спускаемый аппарат корабля «Союз» имеет внушительный вес — от 2800 до 2900 кг в зависимости от марки корабля. Один из минусов корабля — высокая вероятность выхода из строя радиосвязи и нераскрытые панели солнечных батарей. Но это исправили в более поздних версиях корабля.

История космических аппаратов серии «Ресурс-Ф»

История серии «Ресурса» берет свое началов 1979 году. Это серия космических аппаратов для ведения фото и видео съемки в космическом пространстве, а также для картографических исследований поверхности Земли. Информация, получаемая с помощью космических аппаратов серии «Ресурс-Ф», применяется в картографии, геодезии, а также для контроля сейсмической активности коры Земли.

Малые космические аппараты

Искусственные спутники, имеющие небольшие размеры, рассчитаны на решение простейших задач. О том, как они используются и какую роль играют в изучении космоса и поверхности земли известно немало. В основном их задача — мониторинг и исследования поверхности Земли. Классификация малых спутников зависит от их массы. Разделяют:

миниспутники;
микроспутники;
наноспутники;
пикоспутники;
фемтоспутники.

В зависимости от размера и массы спутника определяется его задача, но так или иначе все спутники данной серии исполняют задачи по исследованиям поверхности Земли.

Электроракетный двигатель для космических аппаратов

Суть работы электродвигателя в преобразовании электрической энергии в кинетическую. Электроракетные двигатели делятся на: электростатические, электротермические, электромагнитные, магнитодинамические, импульсные, ионные. Ядерный электродвигатель открывает возможности полета к далеким звездам и планетам за счет своей мощности. Двигательная установка преобразует энергию в механическую, что позволяет развить скорость, необходимую для преодоления силы земного притяжения.

Проектирование космических аппаратов

Разработка систем космических аппаратов зависит от задач, которые на эти аппараты возлагаются. Их деятельность может охватывать весьма разные сферы деятельности — от научно-исследовательских до метеорологических и военно-разведывательных. Проектирование и снабжение аппаратов определенными системами и функциями происходит в зависимости от поставленных перед ними задач.

Космический аппарат «Кассини»

На весь мир известны имена этих разведчиков тайн Вселенной — «Юнона», «Метеор», «Розетта», Галилео«, «Феникс», «Пионер», «Юбилейный», "Dawn"(Доун), " Акацуки«, «Вояджер», «Магеллан», «Асе», «Тундра», «Буран», «Русь», «Улисс», "Нивелир-ЗУ«(14ф150), «Genesis», «Викинг», «Вега», «Луна-2», «Луна-3», «Soho», «Меридиан», «Стардаст», «Джемини-12», «Спектр-РГ» , «Горизонт», «Федерация», серия аппаратов «Ресурс-П» и многие другие, список можно продолжать бесконечно. Благодаря собранной ими информации, мы можем открывать все новые и новые горизонты.

Не менее качественный и уникальный космический аппарат «Cassini» был запущен в далеком 1997-ом году и двадцать лет служил на благо человечества. Его прерогатива — изучение далекого и загадочного «властелина колец» нашей Солнечной системы — Сатурна. В сентябре этого года аппарат завершил свою почетную миссию путеводной звезды человечества и, как и положено падающей звезде, сгорел в полете дотла, не коснувшись родной Земли.